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第七章化学与自然资源的开发利用第2讲资源综合利用环境保护基础盘点一、煤、石油、天然气的综合利用1．煤的综合利用煤是由和少量组成的，主要含有元素，还含有少量、、、等元素。(1)煤的干馏①原理：把煤使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的变化过程。有机物无机物复杂混合物碳氢氧氮硫隔绝空气加强热物理、化学②煤的干馏产物a．，b.，c.，d.。(2)煤的气化将煤中的转化为的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为。焦炉气煤焦油焦炭粗氨水有机物可燃性气体C＋H2O(g)=====高温CO＋H2(3)煤的液化①液化煤＋氢气————→高温、高压催化剂液体燃料②液化煤＋水——→高温水煤气————→高温催化剂甲醇等2．天然气的综合利用(1)天然气的主要成分是，它是一种的化石燃料，更是一种重要的化工原料。(2)天然气与水蒸气反应制取H2原理：。直接间接甲烷清洁CH4＋H2O————→高温催化剂CO＋3H23．石油的综合利用(1)石油的成分石油主要是由多种组成的混合物。所含元素以、为主，还有少量N、S、P、O等。(2)石油的分馏利用中各组分不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的的过程叫做分馏。分馏是过程。其主要目的是得到、、等轻质油。碳氢化合物碳氢原油沸点混合物物理变化汽油煤油柴油(3)石油的裂化①条件：催化剂催化、高温。②过程：含碳原子数较多、沸点较高的烃断裂为的烃，裂化是过程。③主要目的：将转化为。(4)石油的裂解①定义石油在更高的下发生深度裂化，石油中的长链烃分子断裂成以乙烯、丙烯为主的。②生产目的：生产、丙烯、甲烷等重要。含碳原子数较少、沸点较低化学变化重油轻质油温度短链烃乙烯化工基本原料4．三大合成材料(1)三大合成材料是指。(2)聚合反应合成聚乙烯的化学方程式：，单体为CH2==CH2，链节为，聚合度为。塑料、合成橡胶和合成纤维—CH2—CH2—nnCH2==CH2——→引发剂CH2—CH2思考1水煤气的成分与液化石油气有何区别？提示水煤气是碳在高温下和水蒸气反应制得的，其成分是CO和H2，而液化石油气是含碳原子数较少的烃，主要是丙烷。思考2煤加工和石油的炼制过程中哪些是化学变化，哪些是物理变化？提示煤的干馏和石油的裂化、裂解都是化学变化，石油的分馏为物理变化。思考3为什么裂化汽油不能用于从溴水中萃取溴？提示直馏汽油与裂化汽油的成分不同，直馏汽油是用石油直接分馏得到，其中不含有烯烃;而裂化汽油是通过裂化得到，其中含有烯烃。因此直馏汽油可作萃取剂，裂化汽油不能作萃取剂。二、环境保护与绿色化学1．环境问题环境问题主要是指由于人类不合理地而造成的，以及和所造成的环境污染。开发和利用自然自然资源生态环境破坏工农业生产人类生活“三废”的污染主要指：(1)大气污染大气污染物主要来自和产生的废气及其携带的。(2)水污染工业废水，，农田过度施肥，喷洒农药都会对水源造成污染。(3)固体废弃物污染，如白色污染。化石燃料燃烧工业生产过程颗粒物生活污水当今环境污染存在以下几方面问题：①酸雨——形成原因主要是和。②光化学烟雾——主要是、碳氢化合物造成的。③臭氧空洞——主要是氮氧化合物、等的排放引起的。④温室效应——主要是由于大气中CO2含量的不断增加造成的。⑤白色污染——塑料的大量使用。⑥赤潮——含洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放。SO2氮氧化合物氮氧化合物氟氯代烃聚乙烯磷2．环境保护的措施(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。(2)工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用、洗涤剂。(3)回收、限制废弃塑料，研制塑料。含氮磷可降解3．绿色化学(1)原子经济原子经济要求反应物的原子，原子的利用率达到，也就是说在化学反应中不产生任何废物。原子的利用率＝期望产物的总质量生成物的总质量×100%(2)绿色化学绿色化学的核心就是利用化学原理从对环境的污染。源头上减少和消除工业生产100%全部转化为期望的最终产物4．可持续发展可持续发展是指发展，需要、、和环境保护协调发展。可持续发展的要点是发展援助、环境保护、清洁水源、能源开发、绿色贸易。既满足现代人的需求又不损害后代人满足其需求的能力的经济社会资源既满足现代人的需求又不损分馏石油炼制的方法常压减压催化裂化石油的裂解原理用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在催化剂存在的条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃考点精讲考点一石油的炼制方法1．石油的分馏、裂化、裂解的比较主要原料原油重油重油含直链烷烃的石油分馏产品(含石油气)主要产品溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油润滑油、凡士林、石蜡、沥青、煤焦油抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、1,3丁二烯等2.直馏汽油和裂化汽油的区别获得方法主要化学成分鉴别方法直馏汽油原油直接分馏，物理变化一般是C5～C11的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定裂化汽油重油裂化，化学变化含有C5～C11的烷烃和烯烃，性质活泼能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油3.各种工业厂气的主要成分名称来源主要成分用途高炉煤气炼铁高炉CO2、CO等燃料水煤气水煤气炉CO、H2等燃料、化工原料炼厂气石油炼制厂低级烃燃料、化工原料裂解气裂解炉“三烯二烷”石油化工原料焦炉气炼焦炉CO、H2、CH4、C2H4等燃料、化工原料天然气天然气田、油田甲烷燃料、化工原料例1如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。资料一：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。资料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图：实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为__________________________________，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是__________________________________，装置中较长导管的作用是______________；(2)试管Ⅱ中有少量液体凝结说明了_____________；(3)试管Ⅲ中溶液褪色说明了___________________；(4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴，理由是______________________________________________。(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式___________________________。(6)石油裂化的重要意义是__________________。解析仪器连接的顺序应遵循从下往上，从左往右的原则，装入药品之前要检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏塔原理，设置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体的作用；依据催化裂化原理，下列反应皆有可能发生：a．C20H42——→Al2O3△C10H20＋C10H22b．C10H22——→Al2O3△C5H12＋C5H10c．C5H12——→Al2O3△C2H4＋C3H8d．C5H12——→△CH4＋C4H8试管Ⅱ中有液体生成，说明生成了含有5个碳原子以上的烃，因为常温常压下，5个碳原子以上的烃大都呈液态，试管Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色说明生成了常温常压下呈气态的5个碳原子以下的烯烃；由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用来萃取卤素单质；从以上变化可以看出，石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油，特别是汽油的产量和质量。答案(1)从下往上，从左往右检验装置的气密性导气、冷凝气体(2)裂化生成了含有5个碳原子以上的烃(3)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃(4)不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应(5)C20H42——→Al2O3△C10H22＋C10H20(6)可提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量即时巩固1近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列关于石油的说法正确的是()A．石油属于可再生矿物能源B．石油主要含有碳、氢两种元素C．石油的裂化是物理变化D．石油分馏的各馏分均是纯净物解析石油、煤均属于化石燃料，是不可再生矿物资源，故A错误；石油的裂化是把长链烃变为短链烃，是化学变化，故C错误；石油分馏是利用各类烃的沸点不同，将石油分为不同的馏分，但是每种馏分是由沸点接近的烃组成，属于混合物，故D错误。答案B考点二化学思想——环境保护与绿色化学思想1．绿色化学绿色化学又称环境无害化学，与其相对应的技术称为绿色技术、环境友好技术。理想的绿色技术应采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品，不生成或很少生成副产品或废物，实现或接近废物的“零排放”过程。化学工艺过程中使用无毒无害原料、溶剂和催化剂。关于“绿色化学”的具体要求见下图：2．可持续发展、环境保护与绿色化学三者的关系环境保护是可持续发展的一个重要方面，绿色化学能从根本上为环境保护和可持续发展提供一步到位、一劳永逸的技术支持。例2化学与生活、社会密切相关。下列说法不正确的是()A．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境B．凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，不可食用C．为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术D．提倡人们购物时不用塑料袋，是为了防止白色污染解析B项中食品添加剂只要在国家规定允许范围内使用、合理使用对人体是无害的，例如味精等。其余几项都正确。答案B即时巩固2以下反应最符合绿色化学原子经济性要求的是()A．乙烯聚合为聚乙烯高分子材料B．甲烷与氯气制备一氯甲烷C．以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜D．用SiO2制备高纯硅A高考集训1．判断正误(1)煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠()(2010·山东理综－12C)(2)石油干馏可得到汽油、煤油等()(2010·福建理综－6B)(3)石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯()(2010·江苏－4D)解析石油的分馏应区别于煤的干馏，两者是本质不同的两个概念。√√×2．(2010·江苏，1)化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是()A．为提高农作物的产量和质量，应大量使用化肥和农药B．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理C．实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源D．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用解析化肥和农药虽然能提高农作物的产量和质量，但会污染环境、影响人体健康，不能大量使用，A错误；绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除对环境的污染，B错误；化石燃料属于不可再生能源，故仍需开发新能源缓解能源缺乏的问题，C错误；垃圾可分类回收利用，节约能源，D正确。答案D3．(2010·四川理综，6)节能减排对发展经济、保护环境有重要意义。下列措施不能减少二氧化碳排放的是()A．利用太阳能制氢B．关停小火电企业C．举行“地球一小时”熄灯活动D．推广使用煤液化技术解析化石燃料的使用必然带来大量CO2气体的排放，煤液化技术尽管在一定程度上使煤变得稍清洁，使SO2等的排放量减少和热量的利用率有较大提高，但不能减少CO2气体的排放。答案D4．(2010·重庆理综，6)减缓温室气体排放是2009年哥本哈根气候变化会议的议题。下列反应不产生温室气体的是()A．用纯碱制玻璃B．用煤炭作燃料C．用铁矿石炼铁D．用氨制碳酸铵解析首先要明确温室气体是什么，主要有CO2和甲烷等气体。A中：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑B中：C＋O2=====点燃CO2C中：3CO＋Fe2O3=====高温3CO2＋2Fe而D中用氨制碳酸铵为2NH3＋CO2＋H2O===(NH4)2CO3，消耗CO2，故答案为D。答案D5．(2010·上海，1)下列做法不能体现低碳生活的是()A．减少食物加工过程B．注意节约用电C．尽量购买本地的、当季的食物D．大量使用薪柴为燃料解析此